文档介绍：【技术】美国页岩气勘探开发关键技术
文/黎红胜汪海阁纪国栋温慧芸
中国石油集团钻井工程技术研究院
中国石油勘探开发研究院中国石油大学
引言
美国页岩气资源量达 9 m3，可开采资源综合数据，
这些可以帮助确定天然气地质储量以及根据矿物组成和渗透率确定射孔位置;
同时，解释得到的矿物组成和孔隙度资料有助于确定在何处钻分支井;通过矿物
可以识别页岩中的石英、方解石或白云石，这些矿物增加了地层的脆性，可以改
善水平井造缝。
3岩石机械特性地质力学
分析页岩的机械特性主要是为钻井和压裂服务。通过力学分析可以找出页岩地层
中最适合造缝的地方。贝克休斯的 GMI针对全球大概 200个致密 /页岩气地层建
立了地质力学模型。开发地质力学模型是为了了解井筒稳定性和防止钻井过程中
存在各种不稳定性。在这里不稳定性是指引起井眼扩大的井筒周围地层的机械
(压缩)失效，导致井眼坍塌、过量岩屑和水力参数变化等。影响井眼稳定性的
因素主要有优化钻井液密度，井身轨迹，弱层理，随着时间的变化流体渗入页岩，以及流体与页岩反应。通过地质力学模型可以分析岩石的各向应力，找出射孔的
最佳位置，适于造缝。裂缝高度主要由纵向的最小主应力差(Δ σ ) 控制; 在
h
应力一定的情况下裂缝宽度主要受杨氏模量 E 控制。最小水平主应力(σ ) 作
h
用在水力裂缝并使其闭合，它垂直于水力裂缝。岩石力学模型中有 3 个互相垂
直大小不等的主应力: 垂直主应力(σ )、最大水平主应力(σ ) 和最小水平主应
v H
力(σ h) 三者关系为; σ ＞σ ＞σ 。杨氏模量 E 为轴向应力与轴向应变之比，
v H h
应变为长度变化量与初始长度之比。泊松比=横向应变 /轴向应变，轴向应变=长
度变化量/初始长度，横向应变=宽度变化量 /初始宽度。通过单轴抗压强度测试
可以得出应力与应变的关系。通常情况下人们对于岩石应力一般采用各向同性应
力公式，但实际上各向异性对岩石的力学性质和应力都有影响。
综上所述，岩石的各向异性和构造应力均会对岩石的应力产生影响，这时就不能
单纯地把页岩当作各向同性来计算，而要考虑各向异性和构造应力。即使这样，
也必须同实测数据进行校核。通过岩石的力学分析，